Wymywanie WWA, AOX i metali ciężkich z mieszaniny gleby i osadów ściekowych

• Autorzy: Włodarczyk-Makuła, M. , Janosz-Rajczyk, M.

Warianty tytułu

EN

Leaching of PAHs, AOX and heavy metals from soil amended with sewage sludge

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań wymywania wybranych metali ciężkich oraz WWA i AOX z gleb nawożonych osadami ściekowymi. Badania prowadzono z wykorzystaniem osadów ustabilizowanych biochemicznie i odwodnionych oraz gleby pobranej z terenu użytkowanego rolniczo. Do gleby zadozowano osady ściekowe w ilości zgodnej z przepisami prawnymi dotyczącymi stosowania osadów w rolnictwie. Badania prowadzono dla gleby kontrolnej, z dodatkiem osadu przefermentowanego oraz z dodatkiem osadu przefermentowanego i wapnowanego. Następnie sporządzono wyciągi wodne z przygotowanych próbek zgodnie z PN-Z-15009. W ekstraktach oznaczono wybrane metale ciężkie, 16 WWA oraz AOX. Do oznaczenia WWA wykorzystano chromatograf gazowy sprzężony ze spektrometrem masowym. Metale ciężkie, takie jak Pb, Cd, Ni, Cu, Zn oznaczano spektrofotometrycznie, natomiast analizy AOX wykonano zgodnie z normami DIN EN 1485 (ekstrakty wodne) oraz DIN 38414 S18 (materiały stałe). Średnie stężenie sumaryczne WWA w ekstraktach z gleby kontrolnej wynosiło 1,5 μg/l. W ekstraktach z gleb zmieszanych z osadem przefermentowanym stężenie 16 WWA sięgało 7,6 μg/l, a wapnowanym wynosiło średnio 6,0 μg/l. Suma badanych metali ciężkich w ekstraktach z gleby zawierającej osady przefermentowane i wapnowane wynosiła odpowiednio 0,47 i 0,56 mg/l, natomiast w ekstrakcie kontrolnym - 0,30 mg/l. Zawartość AOX w ekstrakcie z gleby kontrolnej wynosiła średnio 0,075 mg/l, a w ekstraktach z mieszaniny gleby z osadem przefermentowanym i wapnowanym odpowiednio 0,090 i 0,095 mg/l.

EN

The results of the investigation into leaching of selected heavy metals, PAHs and AOX from soils fertilized by sewage sludges are presented in this study. The studies were carried out using biochemically stabilized and thickened sludges as well using soil originating from an agriculture area. Digested sludges as well as digested, chemically stabilized sludges were added to the soil. The following investigations were made: in the control soil (without added sludges), in the soil with added digested sludge and in the soil with added digested sludge after liming. PAHs, AOX and heavy metals were determined in the above mentioned sludge samples. Then, water extracts in the control soil, in the soil with added digested sludge as well as in the soil with added digested sludge after liming was prepared according to PN-Z-15009. Water extracts were prepared 3-times using redistilled water which was added to the both soil sample and soil with added sludges in the amount considering solid to liquid ratio (S/L) = 1:10. In the obtaining water extracts the concentration of ions of selected heavy metals, polycyclic aromatic hydrocarbons and organohalogens compounds (AOX) was determined. The gas chromatography-mass spectrometry was used to qualify and quantify the PAHs. 16 PAHs on the US EPA were analysed. The following heavy metals: Pb, Cd, Ni, Cu, Zn in formerly digested samples were analysed using atomic absorption spectrometer. AOX analysis were made in samples obtained from water extracts according to DIN EN 1485 standard, whereas in solid samples according to DIN 38414 S18, respectively. The average concentration of the 16 PAHs in soil was 224.4 μg/kg d.m. In the soil supplemented with both digested and limed sludges the concentration of PAHs was 371.3 and 227 μg/kg d.m., respectively. The average total PAH concentration in the extracts originating from the control soil ranged 1.5 μg/L. In the extracts obtained from the soils fertilized with digested sludge the concentration of 16 PAHs was 7.6 μg/L, whereas in samples of soils fertilized with sludge was 6.0 μg/L. The total concentration of 5 heavy metals in the control soil was 5.4 mg/kg d.m., whereas in the soil fertilized with digested and limed sludges was 389 and 466 mg/kg d.m., respectively. The sum of studied heavy metals in the extracts obtained from soil containing digested sludges as well as limed sludges was 0.465 mg/L and 0.558 mg/L, respectively, whereas in samples taken from the control soil was 303 mg/L. The concentration of AOX in the control soil varied from 33 to 48 mgCl/kg d.m. In the soil supplemented with digested sludge ranged 51 mgCl/kg d.m., whereas in the soil with added sludge formerly chemically digested the concentration was lower then 10 mgCl/kg d.m. The concentration of AOX in extract from the control soil was average 0.075 mgCl/L, whereas in extracts of the mixture of soil and digested sludge and limed sludge was 0.090 and 0.095 mgCl/L, respectively.

Słowa kluczowe

PL

16 WWA; AOX; metale ciężkie; osady ściekowe; gleba; wymywanie; GC-MS; ASA

EN

16 PAHs; AOX; heavy metals; sewage sludge; soil; leaching; GC-MS; ASA

• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2006
• Tom: T. 9, nr 4
• Strony: 409-420
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz.

Twórcy

autor

Włodarczyk-Makuła, M.

autor

Janosz-Rajczyk, M.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii i Ochrony Środowiska, Katedra Chemii, Technologii Wody i Ścieków, ul. Dąbrowskiego 69, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Directive 1999/31/EC
• [2] Perez S., Guillamon M., Barcelo D., Quantitative analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons in sewage sludge from wastewater treatment plants, Journal of Chromatography 2001, 938, 57-65.
• [3] Villar P., Cllejon M., Alonso E., Jimenez J.C., Guiraum A., Optimization and validation of a new method of analysis for polycyclic aromatic hydrocarbons in sewage sludge by liquid chromatography after microwave assisted extraction, Analytica Chimica Acta 2004, 524, 295-304.
• [4] H.W. Liu, S.N. Liss, D.G. Allen, The influence of anoxic conditioning of sludge on enhanced AOX (adsorbable organie halogen) removal in aerobic biological treatment systems, Wat. Sci. Tech. 1997, 2-3, 77-84.
• [5] Lazzari L., Sperni L., Bertin P., Pavoni B., Correlation between inorganic (heavy metals) and organic (PCBs and PAHs) micropollutant concentrations during sewage sludge composting processes, Chemosphere 2000,41, 427-435.
• [6] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 1 sierpnia 2002 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych, DzU Nr 134, poz. 1140.
• [7] Gromiec M.J., Kierunki planowanych zmian dyrektywy osadowej w Unii Europejskiej, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Konferencje 42, 2001, 18-29.
• [8] Twardowska I., Włodarczyk-Makuła M., Occurence of leaching of polycyclic aromatic hydrocarbons generated at steelworks, Journal of Public Health 1993, 1-2, 117-120.
• [9] Włodarczyk-Makuła M., Badania przebiegu wymywania wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych z osadów ściekowych, Ochrona Środowiska 2003, 2, 43-47.
• [10] Enell A., Reichenberg F., Warfvinge P., Ewald G., A column method for determination of leaching of poiycyclic aromatic hydrocarbons from aged contaminated soil, Chemosphere 2004, 54, 707-715.
• [11] Hallberg R., Trepte B., Bioremediation of PAH Polluted Soils, Column Studies, Soils and Sediments 2003, 3.1,21-27.
• [12] Fotyma M., Mercik S., Chemia rolna, WN PWN, Warszawa 1995.
• [13] Kowalik P., Ochrona środowiska glebowego, WN PWN, Warszawa 2000.
• [14] Ali M., Sreekrishnan T.R., Anaerobic treatment of agricultural residue based pulp and paper mili effluents for AOX and COD reduetion, Process Biochemistry 2000, 36, 25-29.
• [15] Schultz S., Hahn H.H., Genertion of halogenated organie compounds in mucicipal waste water, Wat. Sci. Tech. 1998, 1, 303-309.
• [16] Barton D.A., Payne T.W., Mechanisms of AOX removal during biological treatment, Wat. Sci. Tech. 1999, 11-12,297-303.
• [17] Szczepańska J., Kmiecik E., Procedury testowania odpadów a problemy zagrożenia i ochrony wód, Gospodarka Wodna 1998, 6, 224-230.
• [18] Woźniak M., Żygadło M., Latosińska J., Ocena chemicznej stabilności osadów ściekowych składowanych w naturalnych warunkach środowiskowych, Ochrona Środowiska 2004, 1, 25-31.
• [19] PN-Z-15009 Odpady stałe. Przygotowanie wyciągu wodnego, 1997.
• [20] Zgirski A., Gondko R., Obliczenia biochemiczne, WN PWN, Warszawa 1998.
• [21] Miege C, Bouzige M, Nicol S., Dugay J., Pichon V., Hennion M.C., Selective immunoclean-up followed by liąuid or gas chromatography for the monitoring of polycyclic aromatic hydrocarbons in urban waste water and sewage sludges used for soil amendment, Journal of Chromatogr. A 1999, 859, 29-39.
• [22] Wolska L., Miniaturised analytical procedure of determining polycyclic aromatic hydrocarbons and polychlorinated biphenyls in bottom sediments, Journal of Chromatogr. A 2002, 959, 173-180.
• [23] Dąbrowska L., Uchroński C, Wpływ sposobu mineralizacji osadów ściekowych na oznaczanie zawartości metali ciężkich, Konferencje 51, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2003, 228-231.
• [24] Podstawy oceny chemicznego zanieczyszczenia gleb. Metale ciężkie, siarka i WWA, Biblioteka Monitoringu Środowiska, Warszawa 1995.
• [25] Bień J., Osady ściekowe, Teoria i praktyka, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2002.
• [26] Kabata-Pendias A., Pendias H., Biogeochemia pierwiastków rzadkich, WN PWN, Warszawa 1999.
• [27] Popenda A., Metody ekstrakcji metali ciężkich z osadów dennych, Konferencje 56, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2005, 207-212.